熱可塑性オレフィン

熱可塑性オレフィン、熱可塑性ポリオレフィン（TPO）、またはオレフィン系熱可塑性エラストマーは、通常、熱可塑性樹脂、エラストマーまたはゴムの一部と、通常は充填剤からなるポリマー/充填剤ブレンドを指します。^[1]

屋根材などの屋外用途では、ナイロンによくある問題である太陽の紫外線による劣化が起こらないため、TPOがよく使用されます。^{[2] TPOは}自動車産業で広く使用されています。

熱可塑性プラスチックには、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ブロック共重合体ポリプロピレン(BCPP) など があります。

一般的な充填剤には、タルク、グラスファイバー、炭素繊維、珪灰石、MOS（金属オキシ硫酸塩） などがありますが、これらに限定されるわけではありません。

一般的なエラストマーには、エチレンプロピレンゴム(EPR)、EPDM (EP-ジエンゴム)、エチレンオクテン (EO)、エチルベンゼン(EB)、スチレンエチレンブタジエンスチレン (SEBS) などがあります。現在、多種多様なゴムや BCPP が市販されています。これらは、メタロセンと呼ばれる位置選択性および立体選択性触媒を使用して製造されています。メタロセン触媒はポリマーに埋め込まれ、回収できません。

TPO の成分は、高せん断下で 210 - 270 °C で混合されます。連続ストリームを実現するために、ツイン スクリューエクストルーダーまたは連続ミキサーを使用するか、バッチ生産のためにバンバリー コンパウンダーを使用します。バッチ プロセスでは、より高度な混合と分散が実現されますが、過熱バッチはすぐにエクストルーダーで処理して、輸送可能な中間体にペレット化する必要があります。したがって、バッチ生産では、基本的に追加のコスト ステップが追加されます。

メタロセン触媒の形状によって、アタクチック、シンジオタクチック、アイソタクチックなどの鎖内のキラリティーの順序、および平均ブロック長、分子量と分布が決まります。これらの特性によって、混合物の微細構造が決まります。

金属合金と同様に、TPO 製品の特性は、微細構造のサイズと分布の制御に大きく依存します。PP と PE は、非晶質領域によって分離された層状結晶を形成し、希薄溶液結晶化からの単結晶から繊維状結晶やシシカバブ構造まで、さまざまな微細構造に成長します。静止溶融物からの薄膜は、円筒対称複屈折を示す球晶衝突構造を形成することがあります。ブレンドの PP と PE の成分は「結晶相」を構成し、ゴムと分岐 PE 鎖および PE/PP 末端基は「非晶質相」を形成します。

PP と PE が TPO ブレンドの主要成分である場合、ゴム成分は「結晶」ポリプロピレンの連続マトリックスに分散されます。ゴム成分が 40% を超える場合、ブレンドが冷却されると相反転が発生し、非晶質連続相と結晶分散相が生じる可能性があります。このタイプの材料は非剛性であり、熱可塑性ゴム (TPR) と呼ばれることもあります。

TPO ブレンドの剛性を高めるために、フィラーは表面張力現象を利用します。重量あたりの表面積が大きいフィラーを選択すると、より高い曲げ弾性率を達成できます。TPO ブレンドの比重は 0.92 ～ 1.1 です。

TPO は、射出成形、異形押し出し成形、熱成形によって簡単に加工できます。ただし、TPO はブロー成形ができず、1/4ミル(約 6 マイクロメートル) 未満のフィルム厚を維持できません。